Расчет монтажного стыка сварной балки на высокопрочных болтах

2 3 4 5 6 7 8

Стык делаем в середине пролета балки, где М_max=3026,16 кНм и Q=0 кН

Стык осуществляем высокопрочными болтами d=20мм из стали 40Х «Селект», имеющих по таблице , обработка пескоструйная.

Определим несущую способность болта, имеющую две плоскости трения:

кН

где:

, т.к. разница в номинальных диаметрах отверстия и болта больше 1мм

к=2 - две плоскости трения

1) Стык поясов. Каждый пояс балки перекрываем тремя накладками сечениями 380х12 и 2х160х12 мм.

Общей площадью сечения:

Определяем усилие в поясе:

кНм

кН

Определим количество болтов для крепления площадок:

Принимаем 16 болтов

2) Стык стенки. Стенку перекрываем двумя накладками сечением 320х1150x8 мм

Определим момент действующий на стенку:

кНм

Принимаем расстояние между крайними по высоте рядами болтов:

мм

Находим коэффициент стыка a:

Из таблицы 7.8 (Бел.) находим количество рядов болтов по вертикали k при a=2,12, k=11 и a=2,20>a=2,12

Принимаем 11 рядов с шагом 104 мм.

Проверяем стык стенки:

кН

Стык стенки удовлетворяет условиям прочности.

Устройство монтажного стыка главной балки см. рис. 12

Рис. 12

Расчет центрально сжатой колонны

Расчет стержня

-сталь марки С245

-расчетное сопротивление стали R_y=240 МПа = 24,5 кН/см²

-предел текучести стали R_u=360 Мпа = 37 кН/см²

Колонны рабочей площадки рассчитываются

как центрально сжатые стержни с шарнирным

закреплением нижнего и верхнего концов.

Расчетная длина стержня равна:

μ – коэффициент равный 1,0 при шарнирном

закреплении с двух сторон.

Расчетная нагрузка:

кН

1,01 – коэффициент учитывающий собственную

массу колонны

Рис. 13

а) Определение требуемой площади сечения колонны:

Зададимся значением гибкости λ₀=60, тогда коэффициент продольного изгиба φ₀=0,805 по прил. 7 (Бел.).

Подбираем сечение стержня, рассчитывая его относительно материальной оси x, определяя требуемые: площадь сечения:

см²

Радиус инерции:

По сортаменту (прил. 14 Бел.) принимаем два швеллера № 36.

Рассчитаем гибкость принятого сечения относительно оси x:

тогда φ=0,896

проверим устойчивость относительно оси x:

кН/см²

Недонапряжение %,

Принимаем 2 швеллера №36.

б) Расчет относительно свободной оси y.

Определим ширину сечения b из условия равноустойчивости колонны λ_пр=λ_b. Для этого, в соответствии с рекомендациями принимаем гибкость ветви λ_b=30. Тогда можно определить требуемую гибкость:

Ей соответствует радиус инерции:

см

Требуемое расстояние между обушками швеллеров, с полками ориентированными внутрь, находим из соотношения:

см

Это расстояние должно быть не менее удвоенной ширины полки швеллера плюс зазор 10 см (для возможности очистки и окраски ветвей с внутренней стороны).

В нашем случае 46см ≥ 2*11*10=32 см, то есть найденная величина – приемлема.

в) Окончательная проверка подобранного сечения.

Швеллер №36 имеет:

I_y₀=513 см⁴

А=53,4 см²

i_y=3.1 см

z₀=2.68 см

Определим момент инерции всего сечения:

см⁴

Расчетная длина ветви:

см

Принимаем расстояние между планками в свету l_B=90 см

Радиус инерции сечения:

см

Гибкость:

Приведенная гибкость:

Из этого следует, что проверку напряжений можно не делать.

Расчет планок.

Соединительную решетку центрально сжатых колонн рассчитывают на поперечную силу, которая возникает от искривления стержня при продольном изгибе:

кН

Полагают, что поперечная сила постоянна по всей длине стержня.

В сварных колоннах:

см

Толщину планок t_пл назначают конструктивно 6-14 мм, примем t_пл=10 мм

Площадь сечения планки:

см²

Момент сопротивления планки:

см

Погонная жесткость планки:

см³

см (см. рис.12)

Погонная жесткость ветви:

деформацией планок можно пренебречь

Проверим напряжение в планке:

кН/см²

кНсм

кН

Таким образом прочность обеспечена.

Рис.14

Расчет базы.

1. определение размеров плиты в плане.

Определим расчетное сопротивление смятию бетона фундамента:

кН/см²

где: R_c – призменная прочность (для бетона М-150 R_c=0,7 кН/см²)

ξ – вначале расчета можно приближенно взять 1,2

Требуемая площадь плиты:

см²

Ширина плиты принимается конструктивно:

см

Требуемая длина плиты:

см

где: а – принимается от 100 до 120 мм для размещения плавающей шайбы.

Принимаем L_пл=66 см

2. определение толщины плиты.

Плита работает как пластинка, опертая на траверсы и нагруженная равномерно-распределенным реактивным давление фундамента.

кН/см²

Определим максимальные моменты для отдельных участков плиты.

1 участок. Плита работает как пластинка, опертая по контуру:

кНсм

где: α – коэф. зависящий от отношения более длинной стороны участка а к более короткой b. a/b=46/36=1,28

2 участок. Плита работает как пластинка, опертая по трем сторонам:

кНсм

где: α – коэф. зависящий от отношения закрепленной стороны а₁ к незакрепленной b₁. так как a₁/b₁=10/36≤0,5, плита проверяется как консоль вылетом а₁.

3 участок. Плита работает как консоль:

кНсм

Принимаем для плиты сталь С235 (по табл. 51 СНиП II-23-81), тогда R_y=2250 кг/см²

Требуемая толщина плиты:

см

Принимаем t_пл=40 мм.

3. расчет траверсы.

Требуемая высота траверсы определяется необходимой длиной каждого из четырех швов, соединяющих ее с ветвями колонны.

При k_f=1 см ≤1,2 t_трав=1x1=1 см

см

Принимаем h_трав=42 см

Проведем приближенную проверку траверсы по прочности:

Нагрузка на единицу длины одного листа траверсы:

кН/см

Изгибающий момент и поперечная сила в месте приварки к колонне:

кНсм

кН

Момент сопротивления сечения листа:

см³

Проверка прочности:

кН/см

кН/см²

Таким образом с запасом прочности усилие в колонне полностью передается на траверсы, не учитывая прикрепление торца колонны к плите.

Прикрепление траверсы к колонне выполняется полуавтоматической сваркой в углекислом газе. Толщину траверс принимаем t_тр= 12 мм, высоту h_тр= 420 мм

Рис. 14

Расчет оголовка

Шарнирное опирание главных балок выполняется через передачу нагрузки на опорную плиту, через фрезерованные торцевые ребра жесткости.

Ширину опорной плиты принимаем b=58 см, толщина опорной плиты оголовка принимается конструктивно t^/_пл=2 см.

В зависимости от ширины опираемого торца балки принимаем ширину опорного оголовка b_р= 27 см.

Так как, согласно условий задания, фрезирование торцевых поверхностей стержня колонны возможно, то толщина горизонтальных сварных швов принимается конструктивно k_f=1см.

Высоту диафрагмы принимаем из условия прочности сварных швов:

см